電極-溶液界面交流阻抗譜的檢測與解析.pdf

1、交流阻抗方法是電化學(xué)測試技術(shù)中一類十分重要的研究方法，比其他常規(guī)的電化學(xué)方法能夠得到更多的動力學(xué)信息及電極界面結(jié)構(gòu)的信息。本文通過對Pt/C氧還原催化電極PtRu/C甲醇氧化催化電極的“電極/溶液”界面阻抗譜的檢測和解析，探討了所獲得的阻抗譜與電極反應(yīng)過程之間的關(guān)系。 論文首先制備出了Pt/C氣體多孔電極，然后利用交流阻抗技術(shù)獲得了其在催化氧還原過程中的一些動力學(xué)信息和電極/溶液界面的信息。通過對交流阻抗譜的解析表明：電極在通氧

2、情況下，電極在中頻區(qū)出現(xiàn)了法拉第阻抗，并隨極化電位的降低而減小，并在低頻區(qū)出現(xiàn)了感抗，這與氧中間態(tài)吸附物種的二級馳豫有關(guān)；電極在沒有外界氧供給時，電極在中頻區(qū)和低頻區(qū)都出現(xiàn)了電容性半圓，前者代表的是法拉第阻抗，后者與氧中間態(tài)物種在活性層界面上吸附的弛豫時間有關(guān)。隨著極化電位的逐步降低，法拉第阻抗逐漸減小，而低頻區(qū)阻抗相應(yīng)增加；微孔中氧濃度是否充足是電極在低頻區(qū)出現(xiàn)電感還是電容的原因，并受氧還原的動力學(xué)過程所影響，包括氧還原反應(yīng)的路徑和兩

3、個速率常數(shù)的大小。 對甲醇在PtRu/C催化電極上的電化學(xué)氧化進(jìn)行交流阻抗測試，并對交流阻抗譜進(jìn)行了等效電路的模擬，對其數(shù)據(jù)進(jìn)行了多方位的解析，得出了關(guān)于PtRu/C電極/溶液界面的下列信息：在低濃度(0.05～0.2molL-1)甲醇的硫酸溶液中，交流阻抗譜中的法拉第阻抗區(qū)表現(xiàn)出來的是一個電容性的圓?。欢?dāng)甲醇的濃度繼續(xù)增大時，在低頻區(qū)出現(xiàn)了感抗弧。而且隨著甲醇濃度的增加，法拉第阻抗逐漸減小，意味著濃差極化減小，電極反應(yīng)加快；